蜗壳优化对矿用除尘风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响，导致分布不均的现象发生。4种消声组合方式的压力损失并不相同，当额定转速为3800r/min，在设计工况下，A组合改进风机全压降低了约16．0Pa，效率下降了约1．28%。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出口，从而使叶轮发生周期性的加速或减速，进而降低离心风机的工作效率，缩小了矿用除尘风机工作的范围，影响了金属叶轮的平稳运行。因此在蜗壳的优化设计过程中必须将蜗壳宽度对流场的影响考虑在内，合理设计外壳的宽度，降低对流场的影响。从而保证金属叶轮的平稳运行。
电机优化对矿用除尘风机金属叶轮稳定运行的影响吸油烟机、空调系统等设备空间较小，为了节省空间，一般会使用内藏电动机设备。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。对内藏电动机的形状设计不当会增加金属叶轮内部的流动损失，从而导致噪声增大，离心风机性能降低。到目前为止，对消声蜗壳的研究基本都集中在周向蜗板上加装消声材料，对风机侧板加消声材料的消声蜗壳降噪效果研究得还比较少。电动机的轴向长度和气流的排挤率呈正相关的关系。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大，从而导致金属叶轮内部损失增加。因此，在设计电机形状时，应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响，从而提高金属叶轮的稳定性，确保离心风机的性能。
1）矿用除尘风机在进气箱出口与叶轮进口处有涡旋产生，其位置与流量大小相关，涡旋的存在导致叶轮流道发生了堵塞，是离心风机效率降低的原因之一。
2）加进气箱后，风机叶轮尾缘的“尾迹-射流”现象更加的严重，且在小流量区风机内部流场存在偏心现象。
3）加进气箱后矿用除尘风机不仅效率有所降低，其全开流量与压力与无进气箱相比也有所下降，加进气箱后离心风机较优工况点向小流量区偏移，进气箱内部流场的复杂性以及出口速度的不均匀性对风机内部的流场分布产生了影响。
4）相比于无进气箱的情况下，加进气箱后，风机随流量的增加，噪声提升的更快，且在大流量区明显高于不带进气箱的噪声。
5）与实验测试结果对比分析，结果表明采用数值模拟研究风机性能是可行的。
为了提高掘进工作面离心风机导流效果， 提出对矿用除尘风机圆弧形集流器加米字支撑架改造。综上所述，本文通过结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响进行研究，简要分析了各部件结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行的影响。通过建立离心风机几何模型和数值模型,并施加边界条件，利用Fluent 软件对加米字圆弧集流器和普通圆弧集流器离心风机进行了整机内部流场数值模拟， 采用Tecplot 软件进行后处理，显示同流量下离心风机的压力云图。
矿用除尘风机对比分析
在额定转速下， 假定风机进出口处截面上动压静压均匀分布，对风机进口、出口压力及压差，集流器进出口压力及其压差进行统计。取点方法：在截面中心为轴心，周边均匀取了20 个点，之后计算取其平均值，可以看出，同流量下，加米字形集流器的静压和全压差分别为-4 389.0 Pa 和-2 252.9 Pa，而普通圆弧形集流器的压差为-982.9 Pa 和-32.1 Pa，相比可以看出，矿用除尘风机 加米字形集流器导流效果比普通圆弧形集流器好。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大，从而导致金属叶轮内部损失增加。但是同流量下，普通圆弧形集流器比加米字形集流器风机压差大，有效值大2 366 Pa，风机全压差加米字形比普通圆弧形小2 350.8 Pa，减少的这部分能量用于摩擦发热。说明集流器经过改造提高了粉尘流的导流能力，提高了风机的性能。
本文对掘进工作面矿用除尘风机集流器结构进行了改进研究。并对改进前、后的结构的集流器导流效果做了理论分析。在矿用除尘风机内部叶轮进口处产生涡旋现象，堵塞了叶轮流道，使风机的效率和压力降低。然后应用Fluent 流体软件对其进行了数值建模分析， 充分认识离心分机内部流场流体的流动规律，并得到集流器及整个风机的压力云图，截面所受阻力云图，并取点做了统计分析。研究结果表明：矿用除尘风机加米字形集流器使集流器进出口压差增加，明显地起到对粉尘流场的导流作用。但是集流器由于增加米字形支撑架，造成集流器截面的摩擦力增大，消耗了风机的一部分动能。但对大型除尘离心风机总体来看，采用该结构大大减少制造难度和加工成本，提高了经济效益。
矿用除尘风机与4 种消声方式风机的A 声级对比。从图中可以看出，每一种方式都有着不错的降噪效果，其中C 型改进风机降噪效果好，在额定工况点附近总A声级能降低约7 dB( A) ; B 型改进风机降噪效果也比较理想，优于A 和D 型改进风机; A 型改进风机的消声效果***差。整机压力云图分布通过Fluent软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟，模拟得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出，风机静压从进口至出口逐渐增大，在蜗壳外达到较大。出现上述情况的原因应该是电机噪声通过蜗壳会被放大，而没有被吸声材料有效吸收。但后盖板加装消声材料，恰好吸收了电机的部分噪声，因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。
本文对吸声蜗壳对风机降噪效果进行了研究，分别对单独蜗板、后盖板、蜗板与后盖板、蜗板与前盖板加装消声材料的4 种方式进行了试验测量，在矿用除尘风机全工况范围内，风机噪声都有不同程度的降低，其中蜗板加后盖板组合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦损失较大，气体流动阻力增加，导致风机压力和效率都有不同程度的降低。振动无论大小，只要符合相关技术要求即可，但是异常的、超标的振动必须及时处理，否则振动会恶化，***后造成事故和经济损失。通过试验证明相对于周向蜗板加装消声材料，风机后盖板加装消声材料消声效果明显，且结构简单、制造方便风机压力损失小。也证明了消声蜗壳有很好的降噪效果，并且矿用除尘风机蜗壳尺寸虽然有一定的增大，但相对于消声器等其他降噪方法优势还是很明显的。对风机进出口安装条件有限制并且对噪声有一定要求的离心风机，吸声蜗壳是较好的选择。